[發明專利]一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置及模擬方法

在審

• 申請號: 202010950446.6
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN111948379A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 黃強兵;薛力銘;茍玉軒;何國輝;楊兆;楊招;劉孟輝;王倩倩
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置，其特征在于，包括試驗箱(1)、地裂縫界面填充體(2)及進水系統(3)；試驗箱(1)包括箱體(11)、第一供水管(12)、第二供水管(13)及若干排水管(14)，箱體(11)采用上部開口的矩形箱體結構；地裂縫界面填充體(2)傾斜設置在箱體(11)中，地裂縫界面填充體(2)將箱體(11)劃分為上盤區和下盤區，上盤區和下盤區中均設置有模擬土層；

第一供水管(12)設置在上盤區的底部，第二供水管(13)設置在下盤區的底部；箱體(11)的兩端分別設置有進水系統(3)，其中一個進水系統與第一供水管(12)連通，另一個進水系統與第二供水管(13)連通；若干排水管(14)均勻設置在箱體(11)的四周底部，排水管(14)的一端與箱體(11)的內部連通，另一端與外界連通。

2.根據權利要求1所述的一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置，其特征在于，試驗箱(1)還包括兩個水位觀測管(15)，兩個水位觀測管(15)分別設置在箱體(11)的兩端，分別用于觀測上盤區填充土層及下盤區填充土層的水位。

3.根據權利要求1所述的一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置，其特征在于，第一供水管(12)或第二供水管(13)包括供水主管(101)及若干供水支管(102)；供水主管(101)水平設置在箱體(11)的端部，供水主管(101)的一端與進水系統(3)的出水口連通，另一端與供水支管(102)的進水口連通；若干供水支管(102)均勻布設在上盤區或下盤區的底部，供水支管(102)上均勻設置有若干出水孔。

4.根據權利要求3所述的一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置，其特征在于，供水支管(102)采用U型管，若干U型管均勻設置在供水主管(101)上；U型管的兩端均與供水支管(102)連通，U型管上均勻設置有若干出水孔；U型管的長度與上盤區或下盤區的長度相匹配。

5.根據權利要求1所述的一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置，其特征在于，還包括運土系統(4)，運土系統(4)安裝在箱體(11)上；運土系統(4)包括人字架(41)、橫梁(42)及起吊機(43)，人字架(41)固定設置在箱體(11)上，橫梁(42)水平設置在人字架(41)上，橫梁(42)沿箱體(11)的長度方向設置，起吊機(43)滑動安裝在橫梁(42)上。

6.根據權利要求1所述的一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置，其特征在于，地裂縫界面填充體(2)與水平面之間的夾角為70°-80°。

7.根據權利要求1所述的一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置，其特征在于，進水系統(3)采用可升降水箱，可升降水箱包括儲水箱(31)及升降架(32)，升降架(32)固定設置在箱體(11)的端部，儲水箱(31)安裝在升降架(32)上，儲水箱(31)的出水口與第一供水管(12)或第二供水管(13)連通。

8.根據權利要求1所述的一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置，其特征在于，上盤區或下盤區中的模擬土層采用土體分層填筑形成，模擬土層的分層高度為10-15cm。

9.根據權利要求1所述的一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置，其特征在于，地裂縫界面填充體(2)采用細沙或粉細沙。

10.一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬方法，其特征在于，利用權利要求1-9任意一項所述的一種考慮地下水的地裂縫場地危害模擬裝置，包括以下步驟：

步驟1、將地裂縫模板傾斜設置在箱體中，在地裂縫模板的兩側分層填筑土體，使其在地裂縫模板兩側分別形成上盤區模擬土層和下盤區模擬土層；

步驟2、模擬土層填筑完成后，取出地裂縫模板，在上盤區模擬土層與下盤區模擬土層之間形成地模擬地裂縫界面，之后在模擬地裂縫界面中分層填筑地裂縫充填體，形成模擬地裂縫場地；

步驟3、關閉排水管，開啟進水系統，分別向上盤區模擬土層及下盤區模擬土層中注水，至上盤區模擬土層及下盤區模擬土層中的水位達到設計值；

步驟4、待上盤區模擬土層及下盤區模擬土層中的水位穩定后，根據設計要求，對箱體中的上盤區模擬土層和/或下盤區模擬土層施加外部荷載；記錄在外部荷載作用下，模擬地裂縫場地的變形破壞情況、上盤區模擬土層和下盤區模擬土層的影響范圍及模擬地裂縫場地的響應特征，完成地裂縫場地危害模擬試驗。